Xem mẫu
- Khảo sát độ chính xác nắn chỉnh hình học
ảnh vệ tinh VNREDSat-1
Research accuracy of VNREDSat-1 satellite image correction
Nguyễn Mai Hạnh
Tóm tắt 1. Đặt vấn đề
Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh là một Cùng với sự phát triển của công nghệ tin học, công nghệ viễn thám
đã có những bước phát triển mạnh mẽ mang lại hiệu quả cao về chất
khâu rất quan trọng trong một chuỗi các công việc
lượng, thời gian trong lĩnh vực hiệu chỉnh, cập nhật và thành lập các loại
phân tích xử lý ảnh phục vụ cho nhiều nhiệm vụ
bản đồ chuyên ngành khác nhau. Nghiên cứu tổng thể và toàn diện việc
khác nhau như thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý,
sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong công tác giám sát, quản lý tài
bản đồ địa hình, bản đồ chuyên đề và giải đoán các nguyên thiên nhiên, môi trường, quản lý quy hoạch ở nước ta là một yêu
đối tượng trên bề mặt trái đất. Về bản chất nắn cầu cấp bách. Xuất phát từ thực tiễn đó, bài báo tập trung nghiên cứu độ
chỉnh hình học là quá trình xử lý nhằm đưa tấm ảnh chính xác và khả năng sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong giám sát và
về một hệ tọa độ tham chiếu xác định, hiệu chỉnh quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường; Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
các sai số gây ra biến dạng hình ảnh như sai số vật VNREDSat-1 phục vụ công tác giám sát, quản lý hiện trạng và biến động
lý trong quá trình thu nhận ảnh và sai số do chênh sử dụng đất, trong công tác giám sát, quản lý, hiện trạng và điều chỉnh qui
cao địa hình. Bài báo trình bày cơ sở lý thuyết nắn hoạch cảnh quan kiến trúc đô thị…
chỉnh hình học ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cùng với kết Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh là một khâu rất quan trọng trong một
quả nghiên cứu thử nghiệm thành lập bình đồ ảnh chuỗi các công việc phân tích xử lý ảnh. Về bản chất nắn chỉnh hình học là
vệ tinh VNREDSAT-1 tỷ lệ 1:25.000 tại khu vực phía quá trình xử lý nhằm đưa tấm ảnh về một hệ tọa độ tham chiếu xác định,
nam Thành phố Hội An, Quảng Nam và kết luận về hiệu chỉnh các sai số gây ra biến dạng hình ảnh như sai số vật lý trong quá
độ chính xác, kiến nghị về khả năng ứng dụng trong trình thu nhận ảnh và sai số do chênh cao địa hình. Theo thiết kế ban đầu,
tương lai. ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chỉ có thể được nắn chỉnh hình học thông qua
Từ khóa: ảnh vệ tinh VNREDSAT-1, nắn chỉnh hình học, bình module Imogen duy nhất đặt tại Cục Viễn thám Quốc gia, Bộ Tài nguyên và
đồ ảnh Môi trường. Điều này hạn chế rất nhiều khả năng khai thác ứng dụng ảnh
vệ tinh VNREDSat-1 để giải quyết các bài toán chuyên ngành của nhiều cơ
quan, tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực viễn thám. Nhóm tác giả
Abstract thực hiện đề tài đã tập trung nghiên cứu, kết hợp cùng với chuyên gia của
Geometry rectification of satellite imagery is a very hãng Harris để phát triển module Rigorous Orthorectification trong phần
important step in a series of image processing works to be mềm Envi version 5.2, đưa ra giải pháp thích hợp để áp dụng nắn chỉnh
applied to various tasks such as establishing a geographic hình học ảnh vệ tinh VNREDSat-1 đảm bảo hai yếu tố nhanh và chính xác,
database, topographic maps, thematic maps, and thông qua thực nghiệm đã rút ra các kết luận và kiến nghị nhằm đạt được
interpretation of military objectives. Geometric rectification hiệu quả cao nhất về kinh tế và kỹ thuật.
is a process of geo-referencing images, correcting errors 2. Cơ sở lý thuyết nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh quang học
causing image distortions such as physical errors during
Đối với các ảnh vệ tinh quang học, các mô hình hình học được sử dụng
image acquisition and errors due to terrain elevation. để nắn chỉnh đều dựa trên nguyên lý điều kiện đồng phương giữa vec tơ
The paper presents the theoretical basis of VNREDSat-1 điểm ảnh và vec tơ điểm địa vật tương ứng, xem hình 1. Hiểu một cách đơn
satellite image correction and the results of experimental giản rằng nắn chỉnh hình học là quá trình tính toán biến đổi ảnh thu nhận về
research on the establishment of the VNREDSAT-1 satellite ảnh nằm ngang bằng cách xác lập mối quan hệ chuyển đổi toán học giữa
orthophoto scale at 1: 25,000 in the southern area of Hoi An không gian ảnh và không gian vật.
City, Quang Nam province.
Thông thường sẽ có 02 phương pháp cơ bản để nắn chỉnh hình học
Key words: VNREDSat-1 satellite image; rectification; chính đó là [6]:
geometric correction; geo-referencing; orthophoto - Nắn chỉnh hình học ảnh bằng mô hình bộ cảm chính xác sensor vệ
tinh (còn gọi là mô hình vật lý);
- Nắn chỉnh hình học ảnh bằng mô hình đa thức hữu tỉ RPC (Rational
Polynomial Coefficients).
Ngoài ra, còn có các mô hình hình học khác cũng được sử dụng phổ
biến trong hầu hết các phần mềm viễn thám thương mại (ENVI, ERDAS,
ThS. Nguyễn Mai Hạnh, Intergraph, RemoteView…). Các mô hình nắn chỉnh này là trường hợp rút
Bộ môn Trắc địa gọn của mô hình đa thức hữu tỉ [5], bao gồm:
Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường đô thị
- Mô hình chuyển đổi tuyến tính trực tiếp DLT (Direct Linear
ĐT: 0983289997
Email: nguyenmaihanh.td@gmail.com
Transformation);
- Mô hình Affine 3D;
- Mô hình phối cảnh song song PPM (Parallel Perspective Model);
Ngày nhận bài: 19/8/2019
- Mô hình Affine 2D;
Ngày sửa bài: 7/5/2020
Ngày duyệt đăng: 9/3/2022 - Mô hình chuyển đổi xuyên tâm;
S¬ 44 - 2022 81
- KHOA H“C & C«NG NGHª
Trong đó:
l: là số dòng quét trên ảnh VNREDSat-1 mức 1A (dòng
đầu tiên là 1)
p: là số pixel trên dòng quét của ảnh VNREDSat-1 mức
1A (pixel đầu tiên là 1)
h: là độ cao của điểm trên ellisoid ITRF
λ : là kinh độ của điểm tương ứng trong hệ tham chiếu
trái đất
φ: là kinh độ của điểm tương ứng trong hệ tham chiếu
trái đất
Với nguyên lý chụp ảnh quét theo dải, quá trình tạo ảnh
là được ghi lại bằng một hàm số của thời gian và vị trí vệ tinh
trên quỹ đạo, vì vậy các thông số bổ trợ của ảnh vệ tinh là
các yếu tố rất quan trọng để phục hồi quá trình chụp ảnh. Sự
ổn định của vệ tinh khi bay trên quỹ đạo cho phép sử dụng
số lượng điểm khống chế tối thiểu để khôi phục chính xác
các thông số của mô hình vật lý trên một đoạn dài quỹ đạo
vệ tinh.
Bản chất của mô hình thuận (Direct model) là việc sử
Hình 1 Mô hình hình học ảnh vệ tinh dụng tọa độ ảnh (l, p) để tính toán ra tọa độ điểm tương
ứng trên mặt đất (λ, φ, h). Mô hình trái đất có thể ước tính
Theo nhóm các tác giả Yan Dongmei, Wang Fenfei, Kou bằng cách sử dụng mô hình số độ cao DEM trên bề mặt
Tianyou Chen Shirong của Viện khoa học Trung quốc đã của Ellipsoid hoặc sử dụng hằng số độ cao trên bề mặt của
chứng minh bằng thực nghiệm với nắn chỉnh ảnh SPOT5, Ellipsoid.
phương pháp mô hình vật lý cho kết quả chính xác tốt hơn Đối với bộ cảm của vệ tinh VNREDSat-1, mô hình thuận
phương pháp sử dụng mô hình hình học RPC (2005). được tính toán dựa trên các thông số chuyển đổi như sau:
2.1. Phương pháp nắn chỉnh sử dụng mô hình vật lý - Ngày của mỗi dòng quét: xác lập mối quan hệ giữa một
Cơ sở lý thuyết xây dựng thuật toán cho nắn chỉnh hình điểm ảnh bất kỳ (l, p) với thời điểm thu nhận t.
học ảnh vệ tinh VNREDSat-1 dựa trên mô hình hình học - Tham số nội suy quĩ đạo vệ tinh: xác định vị trí P(t) và
thuận. vận tốc vệ tinh V(t) tại thời điểm thu nhận t.
Trên hình 2 mô tả mối quan hệ hình học giữa tọa độ của - Vec tơ tia chiếu trong Hệ tọa độ tham chiếu dẫn đường.
điểm ảnh (l, p) với tọa độ tương ứng của nó trên mặt đất - Vec tơ tia chiếu trong Hệ tọa độ quĩ đạo.
(λ,ϕ,h), trong đó giá trị độ cao h được coi như đã biết trước.
- Vec tơ tia chiếu trong Hệ tọa độ mặt đất ITRF.
Mô hình được thiết lập để tính toán ra các giá trị tọa độ mặt
đất (λ,ϕ,h) từ các giá trị tọa độ pixel (l, p) được gọi là mô - Tọa độ địa tâm của điểm xét: tính toán giao cắt của tia
hình hình học thuận. Ngược lại từ các giá trị tọa độ (λ,ϕ,h) chiếu với mô hình Trái đất (ellipsoid + DEM).
tính toán ngược ra các tọa độ (l, p) gọi là mô hình hình học 2.2 Phương pháp nắn chỉnh sử dụng mô hình đa thức hữu
nghịch. Mối quan hệ hình học giữa tọa độ ảnh và tọa độ mặt tỉ RPC
đất được biểu diễn theo công thức toán học sau [7, 8]: Mô hình thường được sử dụng trong đa số các phần
mềm thương mại là mô hình đa thức. Mô hình này yêu cầu
λ = f λ ( l , p , h )
( λ , ϕ , h ) f ( l , p, h ) ⇔
= (2.1) đòi hỏi phải biết trước tọa độ các điểm khống chế ảnh.
ϕ = fϕ ( l , p, h )
Đây là phương pháp hiệu chỉnh biến dạng của ảnh liên
quan đến mật độ của điểm
khống chế. Tuỳ thuộc vào dạng
đa thức mà xác định số lượng
tối thiểu điểm khống chế ảnh,
thông thường cần từ 10 tới 30
điểm khống chế ảnh cho mỗi
cảnh ảnh. Phương pháp này
hoàn toàn không phụ thuộc vào
đặc tính hình học của máy chụp
ảnh nên nó có thể sử dụng cho
các loại bộ cảm ảnh vệ tinh khác
nhau và khi không có thông số
kỹ thuật về bộ cảm vệ tinh. Đây
là phương pháp hay được sử
dụng trong quá trình nắn chỉnh
hình học, song không thể tránh
khỏi những nhược điểm của
nó. Chúng không hiệu chỉnh
Hình 2. Mối quan hệ hình học giữa tọa độ ảnh và tọa độ mặt đất hợp lý dịch vị do độ nghiêng và
82 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
- Bảng 3.1.
TT Dữ liệu Mô tả
1 Cặp ảnh vệ tinh VNREDSat-1: Chụp ngày 30/5/2013, WGS-84. Cục Viễn thám QG
- 20130530_DaNang_4359_1A_Pan 1 kênh đen trắng Pan, Độ phân giải 2,5 m.
- 20130530_DaNang_4311_1A_MS 4 kênh phổ MS, Độ phân giải 10 m.
2 Ảnh vệ tinh QuickBird Tải từ Google Map, WGS-84, độ phân giải 0,6 m, thời gian chụp
khoảng 2013 – 2014.
3 Bản đồ địa hình 1:50.000 6640-I Dạng raster, VN-2000, Cục Bản đồ/BTTM sản xuất 2012.
4 Bản đồ địa hình 1:25.000 6640-I-TN Dạng raster, VN-2000, BTN&MT sản xuất trước 2005.
5 Mô hình số DTM phủ kín khu vực Đà Nẵng Dạng GeoTiff, độ phân giải 50m do Cục Bản đồ tạo lập bằng
phương pháp đo vẽ lập thể ảnh hàng không.
6 Bản đồ địa hình 1:25.000 bãi đổ bộ khu vực Đà Dạng raster, VN-2000, Cục Bản đồ/BTTM sản xuất năm 2014.
Nẵng – Hội An (mảnh 8, 9)
7 Số liệu đo đạc ngoại nghiệp các điểm KCA và tài Tọa độ, độ cao của 15 điểm KCA đo bằng GPS trong hệ VN-
liệu chích điểm ảnh kèm ảnh chụp phối cảnh tại 2000 và WGS-84, kinh tuyến trục 105o, múi chiếu 6o, được Xí
thực địa nghiệp Trắc địa/Công ty TNHH MTV TĐBĐ thực hiện 7/2015.
cũng không quan tâm tới đặc tính hình học đặc biệt của hệ L1 X + L2Y + L3 Z + L4 L X + L6Y + L7 Z + L8
thống chụp ảnh nên độ chính xác nắn chỉnh ảnh trong một số r= c= 5
trường hợp thường không cao. L9 X + L10Y + L11 Z + 1 L9 X + L10Y + L11 Z + 1
; (2.4)
Phương trình đa thức hữu tỉ biểu diễn mối quan hệ giữa Trong đó: c, r là tọa độ ảnh
tọa độ ảnh và tọa độ không gian vật như sau [5, 6]: X, Y, Z là tọa độ địa vật tương ứng
Pi1 ( X , Y , Z ) j Pi 3 ( X , Y , Z ) j L1…L11 các tham số của hàm đa thức DLT
r= c=
Pi 2 ( X , Y , Z ) j Pi 4 ( X , Y , Z ) j Như vậy để xác định được 11 tham số trong mô hình DLT
(2.2) cần tối thiểu 6 điểm khống chế.
Trong đó: c, r là tọa độ ảnh theo cột và hàng. 2.3.2. Mô hình Affine 3D
X, Y, Z là tọa độ trong không gian vật. Mô hình này biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ điểm ảnh
Tử số và mẫu số của các phương trình là đa thức bậc 3 và điểm địa vật đối với các thiết bị quét có trường nhìn góc
khai triển với 20 số hạng: hẹp AFOV (Angular Field Of View) và di chuyển với tốc độ,
độ cao là hằng số. Phương trình của mô hình affine được
Pi1 ( X , Y , Z ) j =a1 + a2Y + a3 X + a4 Z + a5YX + a6YZ + biểu diễn như sau:
+ a7 XZ + a8Y 2 + a9 X 2 + a10 Z 2 + a11 XYZ + r = L1 X + L2Y + L3 Z + L4
3 2
+ a12Y + a13YX + a14YZ + a15Y X + 2 2
c = L5 X + L6Y + L7 Z + L8
(2.5)
+ a16 X 3 + a17 XZ2 + a18Y 2 Z + a20 Z 3 Hệ phương trình trên có 8 tham số: 02 tham số chuyển
(2.3) đổi, 3 tham số góc xoay, 3 tham số tỷ lệ không đồng nhất và
biến dạng góc nghiêng trong không gian ảnh.
Trong đó: ai là hệ số của đa thức
2.3.3. Mô hình phối cảnh song song
X, Y, Z là kinh độ, vĩ độ và độ cao trắc địa
Từ khi xuất hiện các thiết bị thu nhận ảnh quét theo dòng,
Các hệ số a1 của mẫu số trong phương trình (2.3) có giá một mô hình rút gọn của mô hình DLT được sử dụng dưới
trị bằng 1. Như vậy để xác định các hệ số trong hệ phương dạng phương trình sau:
trình trên (có tổng số 78 hệ số) cần ít nhất 39 điểm khống
chế. Các hãng cung cấp ảnh vệ tinh như Space Imaging và L5 X + L6Y + L7 Z + L8
r=
DigitalGlobe thường cung cấp ảnh vệ tinh gốc ở dạng TIFF L9 X + L10Y + L11 Z + 1
kèm theo mô hình chuyển đổi đa thức với 80 hệ số này. Một
c = L1 X + L2Y + L3 Z + L4
số phần mềm viễn thám cho phép đọc trực tiếp các file RPC (2.6)
để xây dựng mô hình hình học nắn chỉnh hình học đối với Phương trình trên biểu diễn mô hình phép chiếu phối
ảnh IKONOS và QuickBird. cảnh đối với các dòng quét (theo hàng) và mô hình affine
2.3. Phương pháp nắn chỉnh sử dụng mô hình đa thức rút theo hướng đi chuyển vệ tinh (theo cột).
gọn 2.3.4. Mô hình Affine 2D
2.3.1. Phương pháp chuyển đổi tuyến tính trực tiếp DLT Đối với các khu vực tương đối bằng phẳng, nếu áp dụng
Phương pháp này được phát triển từ năm 1971 của tác mô hình đa thức bậc thấp thì sẽ cho ra kết quả tốt. Trong
giả Y.I.Abdel-Aziz và H.M.Karara áp dụng trong các ứng trường hợp đó, mô hình chuyển đổi affine 2D được sử dụng
dụng trắc địa ảnh cự ly gần. Phương pháp DLT là trường với giả thiết tọa độ Z = 0 và phương trình có dạng sau:
hợp đặc biệt của phương pháp mô hình đa thức hữu tỉ RPC r = L1 X + L2Y + L3
với hàm đa thức bậc 1 và cùng mẫu số. Phương trình DLT
được biểu diễn như sau [10]: c = L4 X + L5Y + L6
(2.7)
2.3.5. Mô hình chuyển đổi chiếu xuyên tâm
S¬ 44 - 2022 83
- KHOA H“C & C«NG NGHª
Bảng 3.2.
Hệ tọa độ WGS84 (DGPS) Độ lệch Độ lệch
Độ lệch Độ lệch
trên bản trên bản
STT Tên điểm trên BĐA trên BĐA
X (m) Y (m) H (m) đồ 25K đồ 25K
VNREDSat-1 QuickBird
BTN&MT Cục BĐ
1 KT1 208424.096 1754195.104 4.803 1.105 12.961 12.305 7.280
2 KT2 207389.020 1752029.144 4.326 0.867 7.106
3 KT3 207847.021 1745143.370 22.393 1.393 27.415
4 KT3-2 207734.318 1744909.883 23.715 1.563 29.421
5 KT4 211416.018 1753302.361 4.446 0.904 22.140 13.876 7.463
6 KT4-2 211437.582 1753292.905 4.492 0.780 4.873 4.767 8.648
7 KT5 212415.234 1748000.193 2.942 0.657 4.585 7.077
8 KT6 211293.777 1743528.669 16.672 1.044 22.368 24.369
9 KT7 217322.247 1753583.150 4.613 1.343 4.071 8.279 9.305
10 KT8 216954.071 1750388.243 0.497 0.906 6.069 7.365
11 KT9 216743.565 1743210.519 6.766 0.974 10.932 10.015
12 KT9-2 216751.520 1743203.007 6.680 0.730 14.976 8.723
13 KT10 209421.745 1750252.004 5.179 0.892 7.961
14 KT11 218746.225 1748171.867 2.548 2.455 17.521 12.103
Bảng 3.3.
Hệ tọa độ WGS84 (DGPS) Độ lệch
STT Tên điểm trên BĐA Ghi chú
X (m) Y (m) H (m) VNREDSat-1
1 KT1 208424.096 1754195.104 4.803 8.896 Chích ngã 3 đường
2 KT2 207389.020 1752029.144 4.326 9.662 Góc nghĩa trang liệt sĩ
3 KT3 207847.021 1745143.370 22.393 4.980 Ngã 3 đường đất với đường nhựa
4 KT3-2 207734.318 1744909.883 23.715 4.278 Ngã 3 đường đất với đường nhựa
5 KT4 211416.018 1753302.361 4.446 8.145 Ngã ba đường bê tông
6 KT4-2 211437.582 1753292.905 4.492 7.868 Giữa cầu bê tông
7 KT5 212415.234 1748000.193 2.942 3.937 Ngã 3 đường bê tông
8 KT6 211293.777 1743528.669 16.672 2.704 Ngã 3 đường nhựa
9 KT7 217322.247 1753583.150 4.613 4.487 Ngã 3 đường đất với đường nhựa
10 KT8 216954.071 1750388.243 0.497 2.897 Mép cầu tre nứa
11 KT9 216743.565 1743210.519 6.766 2.883 Ngã 3 đường ruộng
12 KT9-2 216751.520 1743203.007 6.680 2.201 Ngã 3 đường ruộng
13 KT10 209421.745 1750252.004 5.179 5.738 Ngã 3 đường bê tông bờ ruộng
14 KT11 218746.225 1748171.867 2.548 7.040 Ngã 3 đường đê
Mô hình này được xây dựng dựa trên quan hệ phép vật lý bộ cảm vệ tinh VNREDSat-1 trong Mô-đun Rigorous
chiếu xuyên tâm giữa hai mặt phẳng, phương trình biểu diễn Orthorectification cho phép nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh
như sau: VNREDSat-1. Thuật toán được áp dụng theo công thức (2.1)
L1 X + L2Y + L3 L4 X + L5Y + L6 để xây dựng mô hình bộ cảm chính xác, đó là mô hình biểu
= r = ;c thị mối quan hệ toán học giữa tọa độ ảnh và tọa độ mặt đất,
L7 X + L8Y + 1 L7 X + L8Y + 1 được thiết lập bằng cách khôi phục tia chiếu cho mỗi điểm
(2.8)
ảnh dựa trên các tham số chính xác như độ cao, vị trí, vận
Mặt phẳng vật và mặt phẳng ảnh không song song với
tốc của vệ tinh và thời điểm thu nhận mỗi dòng quét. Các
nhau. Phương pháp này thường được sử dụng trong nắn
thông số về bộ cảm của VNREDSat-1 trong file metadata là
ảnh hàng không đơn.
dữ liệu đầu vào để tính toán mô hình bộ cảm chính xác, từ
3. Kết quả thử nghiệm thành lập bình đồ ảnh vệ tinh đó thực hiện nắn chỉnh ảnh vệ tinh.
VNREDSat-1 tỷ lệ 1:25.000 3.1 Khu vực thử nghiệm và dữ liệu đầu vào
Trong nghiên cứu thử nghiệm này, chúng tôi (tác giả Khu vực thử nghiệm được lựa chọn nằm ở phía Nam
bài báo cùng TS. Lê Đại Ngọc, Cục Bản đồ Bộ Tổng Tham của Thành phố Đà Nẵng, thuộc mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ
mưu) đã lựa chọn bộ phần mềm ENVI 5.2 vì chúng tôi đã 1:50.000 có phiên hiệu 6640-1. Khu vực này có đặc trung
có hợp tác với chuyên gia hãng Harris để bổ sung mô hình
84 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
- Hình 3. Khu vực nghiên cứu thử nghiệm (mảnh
6640-1)
Hình 4. Sơ đồ
bố trí các điểm KCA thuộc
địa hình đồng bằng ven biển, tương đối bằng phẳng, độ cao cảnh ảnh 20130530_aNang_4359_
thấp nhất 2 m, phía Tây Nam có đồi núi thấp, đỉnh núi cao 1A_Pan
nhất 194 m. Ở gần trung tâm vùng nghiên cứu là Thành phố
Hội An được bao quanh bởi hạ lưu ngã ba sông Thu Bồn,
kéo dài đến Cửa Đại. Xem hình 3. Các điểm DGPS kiểm tra trên đều không tham gia vào
Tất cả dữ liệu đầu vào phục vụ cho nghiên cứu thử quá trình tính toán nắn chỉnh hình học. Sai lệch lớn nhất
nghiệm được tổng hợp thống kê trong bảng 3.1. bằng 2.455m tại điểm kiểm tra KT11, sai lệch nhỏ nhất bằng
3.2 Thử nghiệm nắn chỉnh ảnh theo mô hình vật lý trên 0.657m tại điểm KT5, sai số trung phương của phép đo kiểm
phần mềm ENVI 5.2 tra bằng 1.202m đều nhỏ hơn rất nhiều hạn sai cho phép là
0.4mm x M (nghĩa là 10m đối với tỷ lệ 1:25.000). Như vậy
a) Trường hợp 1 - Điểm KCA được đo bằng GPS
bình đồ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 đảm bảo độ chính xác theo
Sử dụng 15 điểm KCA được đo bằng GPS để thực hiện yêu cầu để phục vụ thành lập CSDLNĐL và bản đồ địa hình
nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh VNREDSat-1. Các điểm ở tỷ lệ 1:25.000 [1, 2].
này được bố trí tương đối đồng đều trên toàn cảnh ảnh
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá thêm
20130530_DaNang_4359_1A_Pan, xem hình 4.
độ chính xác của mảnh bản đồ địa hình 1:25.000 có nguồn
Thực hiện nắn chỉnh cặp cảnh ảnh 20130530_ gốc từ Bộ Tài nguyên và Môi trường (BTN&MT), Cục Bản
DaNang_4359_1A_Pan, 20130530_DaNang_4311_1A_MS đồ Bộ Tổng Tham mưu (BTTM) và bình đồ trực ảnh vệ tinh
bằng module Rigorous Orthorectification trong phần mềm QuickBird được tải từ trên trang mạng Google Map. Kết
ENVI 5.2 quả cho thấy các tư liệu này đều có độ chính xác kém hơn,
b) Trường hợp 2 - Điểm KCA được chích từ bản đồ địa nhưng vẫn đảm độ chính xác theo hạn sai yêu cầu của bản
hình tỷ lệ 1:25.000 đồ tỷ lệ 1:25.000 là nhỏ hơn 25m.
Trên 03 mảnh bản đồ địa hình 6640-I-TN, 6640-I-ĐN, b) Trường hợp thứ hai: Bình đồ trực ảnh VNREDSat-1
6640-I-ĐB tỷ lệ 1:25.000, tiến hành chọn 04 điểm địa vật rõ được nắn chỉnh theo mô hình vật lý với 04 điểm KCA chích
nét vào các ngã ba đường, góc bờ ao nuôi trồng thủy hải trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000
sản…, xem hình 5. Kết quả đánh giá độ chính xác bình đồ trực ảnh
Thực hiện nắn chỉnh hình học cảnh ảnh 20130530_ VNREDSat-1 được thể hiện trong bảng 3.3.
DaNang_4359_1A_Pan bằng phần mềm ENVI 5.2 với Sai số lớn nhất là 9.962m tại điểm KT2;
04 điểm KCA trên, sai số trung phương của phép nắn đạt
Sai số nhỏ nhất là 2.201m tại điểm KT9-2;
6.934m.
Sai số trung phương của cả phép đo với 14 điểm kiểm tra
3.3 Phân tích đánh giá kết quả
là 5.921m nhỏ hơn hạn sai cho phép là 10m [2].
a) Trường hợp thứ nhất: Bình đồ trực ảnh VNREDSat-1
Như vậy kết quả nắn chỉnh hình học mức 3A khu vực
được nắn chỉnh theo mô hình vật lý với 15 điểm KCA đo
phía Nam Hội An có độ chính xác khá cao, đạt và vượt độ
bằng GPS
chính xác của Quy phạm. Kết quả thử nghiệm đã khẳng
Sử dụng bộ số liệu đo kiểm tra bằng phương pháp DGPS định, đối với khu vực đồng bằng, nếu nắn chỉnh theo mô hình
với 14 điểm được bố trí rải đều trên toàn mảnh để đánh giá vật lý chỉ cần sử dụng tối thiểu 4 điểm khống chế ảnh phân
độ chính xác nắn chỉnh hình học bình đồ trực ảnh 1:25.000 bố rải đều ở 4 góc của tờ ảnh, thậm chí có thể chọn chích
xem hình 6. các điểm KCA từ bản đồ địa hình cùng tỷ lệ. Nhưng trước khi
Kết quả so sánh độ lệch vị trí mặt phẳng giữa bộ số liệu chọn các điểm KCA trên bản đồ cần đánh giá sơ bộ về độ
kiểm tra DGPS với bình đồ trực ảnh VNREDSat-1, bản đồ chính xác của bản đồ bằng nhiều nguồn tư liệu tham chiếu
1:25.000 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, bản đồ 1:25.000 khác nhau, ví dụ như các bình đồ ảnh cũ, hoặc các bản đồ
của Cục Bản đồ/BTTM và bình đồ ảnh QuickBird, được trình khác có cùng tỷ lệ…
bày trong bảng 3.2.
S¬ 44 - 2022 85
- KHOA H“C & C«NG NGHª
Hình 3.3 Vị trí chích các điểm KCA từ các bản đồ
1:25.000 Hình 3.4 Vị trí các điểm kiểm tra DGPS
4. Kết luận tinh với chất lượng tốt, chúng ta dễ dàng phân tích giải đoán
Trong 02 trường hợp nêu trên, trường hợp thứ nhất cho nhanh chóng các đối tượng địa lý phục vụ trực tiếp cho xây
kết quả độ chính xác tốt nhất. Việc chọn chích điểm ảnh dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý, cũng như thành lập bản đồ
bằng phương pháp đo GPS sẽ cho kết quả nắn chỉnh hình nhằm ứng dụng cho công tác quản lý qui hoạch đô thị.
học tốt nhất, nhưng tốn kém về chi phí. Do vậy, đối với khu 5. Kiến Nghị
vực có địa hình bằng phẳng, có thể và nên sử dụng phương
pháp chọn chích các điểm KCA trên các bản đồ có sẵn ở Nghiên cứu tổng thể và toàn diện việc sử dụng ảnh vệ
cùng tỷ lệ để thực hiện nắn chỉnh hình học. Để đạt hiệu quả tinh VNREDSat-1 trong công tác giám sát, quản lý tài nguyên
kinh tế, thực nghiệm đã chứng minh chỉ cần bố trí tối thiểu thiên nhiên, môi trường ở nước ta là một yêu cầu cấp bách
là 4 điểm KCA cho mỗi cảnh ảnh, phân bố rải đều ở 4 góc nhằm đạt được hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao nhất. Trong
vẫn đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu.Tuy nhiên chúng ta thời gian tới, chúng ta cần tập trung nghiên cứu khả năng sử
vẫn cần tuân thủ chặt chẽ các Quy phạm và Tiêu chuẩn hiện dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong giám sát và quản lý tài
hành [1, 2]. nguyên thiên nhiên, môi trường; Thành lập bình đồ ảnh vệ
tinh VNREDSat-1 phục vụ công tác giám sát, quản lý hiện
Phần mềm ENVI 5.2 đã được tích hợp module nắn ảnh trạng và biến động sử dụng đất; trong công tác giám sát,
chính xác cao Rigorous Orthorectification có thể đọc trực quản lý, hiện trạng và thay đổi trong qui hoạch đô thị; giám
tiếp các thông số chụp ảnh của vệ tinh VNREDSat-1 từ file sát, quản lý hiện trạng và biến động về môi trường, ví dụ
siêu dữ liệu metadata.dim, cho phép nắn ảnh mức 3A bằng như nghiên cứu xói mòn; nghiên cứu sạt lở bờ sông và thay
mô hình vật lý. đổi dòng chảy; Xây dựng hệ thống thông tin về tài nguyên
Nghiên cứu thành lập bình đồ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 thiên nhiên, môi trường theo công nghệ WebGIS trợ giúp
có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với công tác trắc địa bản phát triển kinh tế - xã hội./.
đồ và viễn thám. Nếu có được sản phẩm bình đồ trực ảnh vệ
T¿i lièu tham khÀo 6. K. Di, R. Ma and R. Li, (2002), Rational Functions and Potential
for Rigorous Sensor Model Recovery, Photogrammetric
1. Thông tư số 10/2015/TT-BTNMT ngày 25/03/2014 của Bộ Tài Engineering & Remote Sensing, Revised in April 2002.
nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật về sản xuất ảnh viễn
thám quang học độ phân giải cao và siêu cao để cung cấp đến 7. YAN Qin. ZHANG Ji-xian, Analysis and Aplication of SPOT 5
người sử dụng. DIMAP Metedata [J], Remote Sensing Information, 2015.
2. Tiêu chuẩn TCVN/QS 1488:2011, Địa hình quân sự - Sản phẩm 8. Spot Image (2002), Spot satellite geometry handbook, Edition 1 –
đo đạc bản đồ ban hành theo Thông tư số 63/2011/TT-BQP ngày Revision 0, CNES and IGN.
24/3/2011 của Bộ Quốc phòng. 9. https://www.harrisgeospatial.com/docs/Introduction.html
3. C. Vincent Tao and Yong Hu (2001), Use of the rational function 10. Y.I.Abdel-Aziz and H.M Karara (1971), Direct linear
model for image rectification, Canadian Journal of Remote transformation into object space coordinates in close-range
Sensing, 27(6), pp. 593602. photogrametry, pp.1-18.
4. Guo Zhang, Rectification for High Resolution Remote Sensing 11. Tài liệu được cung cấp từ Xí nghiệp Dịch vụ Trắc địa Bản đồ -
Image Under Lack of GCP [M], Ph.D Dissertation, 2005. SAMCOM, Công ty TNHH MTV Trắc địa Bản đồ/ Cục Bản đồ/Bộ
5. I Boukerch, H Bounour 2006, Geometric modelling and Tổng tham mưu.
orthorectification of SPOTs super mode images, Commission I, 12. Tài liệu được cung cấp từ Cục Viễn thám Quốc gia, Bộ Tài nguyên
WGs I/3, I/5, I/7. và Môi trường.
86 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
nguon tai.lieu . vn
